考虑天然地震特征的长周期人工地震动合成

长周期地震动会对自振周期较长的工程结构造成严重影响,北京市朝阳区建有大量的高层和超高层建筑,无疑会受到未来可能的长周期地震动的考验,但由于具有长周期分量的天然地震记录缺乏,而我国抗震规范设计反应谱仅限于6s以内,因此人工模拟长周期地震动对于长周期工程结构抗震安全性具有重要意义。在三角级数合成法的基础上,提出一种具有天然地震特征的长周期人工地震动合成方法,该方法可有效地延长反应谱的周期,并且采用天然地震动的相位信息和时域包线。最后,以2011年东日本大地震中的长周期地震动记录作为原始地震动进行人工合成和对比研究。建议的人工合成地震动的方法包含了规范反应谱中的统计信息,并在一定程度上体现了天然地震的非平稳特性,对于工程结构地震反应分析具有一定意义和实用价值。

基于设计地震动的地震波斜入射波动输入研究

为建立反映地表非一致性运动的地震动场、建立斜入射地震波与设计地震动之间的联系,将地表设计地震动分量看作斜入射的SV波和P波的叠加,根据固体介质中波的传播理论推导了斜入射SV波和P波时程与设计地震动分量的关系,结合粘弹性人工边界,得到了反映设计地震动的地震波斜入射条件下的解析方式,以此为基础建立了时域计算分析模型。半空间算例验证了该方法具有较好的精度,地表面各点的运动具有非一致特征。为计算大跨度结构非均匀地震动输入情况下的动力响应提供了一种有效的方法。

竖向断裂缝对场地地震动的影响分析

断裂缝在工程场地十分常见,研究其对场地地震动的影响很有必要。基于应用局部人工边界条件模拟辐射阻尼影响的二维显式有限元方法,分别对垂直入射和斜入射地震波情形下具有不同深度的竖向断裂缝场地地震动进行了数值模拟,并与地表水平的均匀半空间场地地震动进行了对比,结果表明,断裂缝对其附近场地地震动的影响显著,但随着离开裂缝的距离变大,其影响迅速减小。

高层钢—混凝土混合结构抗震分析的耐震时程方法

本文以一典型的钢-混凝土混合结构为研究对象,应用耐震时程法(ET法)对其进行抗震分析计算与评估,并将计算与评估的结果与一般动力时程分析(THA)方法、增量动力弹塑性时程分析(IDA)方法、模型振动台实验方法得到的结果进行了对比。同时,进一步探讨了ET法计算中输入加速度时程曲线生成的不确定性及其对钢-混凝土混合结构抗震性能评估的影响。结果表明:ET法的结构抗震性能评估结果较THA方法更为可靠,采用结构各楼层的最大层间位移角或结构的最大顶点位移作为指标可以得到与IDA方法相当的地震损伤评估结果,并且计算效率大幅度提高。此外,初始波的选取对输入地震动加速度时程曲线生成的影响不能忽略,建议采用4条以上输入人工波进行耐震时程计算并取其极值或均值作为结构抗震性能评估的依据。

随机地震动场多点激励下宽幅大跨桥梁结构地震响应研究

为了研究随机地震动场多点激励作用下宽幅大跨桥梁结构的地震响应,基于二维相干模型,考虑地震波非平稳性合成桥址各支承点的人工地震加速度时程波,采用多项式拟合法在时域内对各支承点处的人工合成加速度波进行校正,并对校正前后加速度波的响应谱进行比较校验;随后以某大跨自锚式悬索桥为例,利有限元软件中线性时程分析模块,将所合成的加速度地震波施加于结构,对比研究一致激励与随机地震动多点激励下宽幅大跨桥梁结构的地震响应。分析表明,考虑二维相干和地震波非平稳性合成的各支承点地震加速度时程波可采用多项式拟合法进行基线漂移现象的校正,同时应对修正前后加速度波的反应谱进行比较校验;对于大跨且横桥向支承点相距较远的桥梁结构应考虑横桥向地震波的非一致性。

考虑地震动空间非一致性的地铁车站结构三维数值模拟

介绍了实现非一致地震动作用采用的等效人工边界单元和等效荷载法,采用自由场模型验证输入的正确性.以某在建地铁车站为背景,建立了三维地铁车站模型,计算了不同频谱地震波在一致与非一致波动入射工况下地铁车站的地震动反应,分析了该地铁车站在非一致地震动作用下的反应特性.总结了非一致地震动作用对车站结构反应的影响,分析了不利位置地震动内力反应,得出长跨度地铁车站有必要考虑地震动非一致因素影响作用的结论并提出抗震建议.

考虑地震动空间非一致性的地铁车站结构振动台试验数值研究

长度超过百米的地下结构受到地震动空间变异性的影响较大,为深入了解粉质粘土地基条件下地铁车站在非一致地震动激励下的动力反应规律,设计并完成了粉质粘土地基条件下非一致地震动激励下地铁车站模型的振动台试验。采用ABAQUS软件建立了三维有限元模型,模拟考虑非一致波动输入的地铁车站振动台试验模型。对比了有限元试验模型与振动台试验的基频和加速度结果,以及有限元试验模型与实际地铁车站有限元模型的内力和加速度结果。通过三者的相互验证,对非一致波动输入地铁车站振动台试验的方法进行了研究。

对水工建筑物设计反应谱的人工波合成

本文指出了进行水工建筑物的抗震设计和模型试验时 ,合成人工地震动的必要性。简单回顾了合成谱拟合人工地震动的各种方法 ;此外 ,详细介绍了时域法进行人工地震动谱拟合的基本公式 ,以及方法的特色与创新点。最后针对龙羊峡、溪落渡拱坝等实际工程 ,用时域法生成了与《水工建筑物抗震设计规范》规定的设计反应谱相拟合的人工地震动时程。文中分析了谱拟合的精度 。

竖向成层介质中标量波传播问题的高精度人工边界条件

为了实现含竖向成层介质以及表面不规则地形场地中标量波传播问题的高效且高精度求解,该文基于连分式展开和扩展的一致边界,建立了一种频域下折线形高精度人工边界条件。通过在每个竖向地层内引入独立的斜角坐标变换,新的人工边界条件可以用于多起伏地表地形条件。新的折线形人工边界在频域下推导,仅含有连分式阶数一个待定实参数,用于调整计算精度,该参数不随外行波的频率和传播角度改变。人工边界条件可以与内域有限元方程无缝耦合,应用简单方便。由于新边界条件的高精度,内域尺寸可以取较小甚至可以直接将人工边界加在结构周围或者地表,从而极大提高计算效率。通过典型数值算例,将人工边界计算模型与有限元大模型的解进行了对比分析,验证了该文提出的折线形人工边界条件的有效性和高精度。